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1 Familiarización Sistema EGR Cummins

2 Familiarización i ió Sistema EGR La teoría de recirculación del gas de escape y de la operación del sistema conforme se relaciona con los productos automotrices Repaso de la combustión diesel básica. Los componentes del sistema de recirculación del gas de escape y su operación.

3 Introducción Diseños Nuevos: Mejoras en Motor Base Sistemas de Aire, Combustible y Control Optimizados EGR Qué significa EGR? Arranque en Frío Torque de Accionamiento del Embrague Respuesta Transitoria

4 Introducción Combustión Básica

5 Combustión Básica El sistema de recirculación del gas de escape toma una porción del gas de escape y la regresa a la cámara de combustión. La combustión ocurre cuando es inyectado combustible en un cilindro que contiene aire bajo altas presión y temperatura. El combustible rápidamente quemado libera una gran cantidad de energía térmica. La liberación de energía térmica incrementa drásticamente la presión en el cilindro. Esta presión incrementada impulsa hacia abajo al pistón.

6 Combustión Básica Requerimientos para que ocurra la combustión: aire, calor, y combustible Aire es una combinación de aprox.: 21% de oxígeno; 75% de nitrógeno; y O 2 4% de diversos gases Elementos de la Combustión De estos gases, el oxígeno es el único que soporta la combustión. Nitrógeno y otros gases tienen un impacto en las emisiones de escape. A más O2, mayor eficiencia en la combustión 1 lb de comb. 20 lb de aire

7 Densidad del Aire Medición de moléculas de oxígeno dentro de un volumen fijo de aire. El aire en altitudes elevadas es menos denso que el aire a nivel del mar, pero la relación de oxígeno a nitrógeno permanece igual

8 Densidad del Aire La densidad del aire también es afectada por la temperatura del aire ambiente y la humedad. La humedad, deja menos espacio para las moléculas de oxígeno en un volumen fijo de aire el aire húmedo y caliente no crea buena eficiencia de combustión el aire frío y seco es excelente para combustión

9 Calor y Combustible El calor es producido durante la carrera de compresión El combustible está compuesto casi enteramente de combinaciones i de hidrógeno y carbono. Los combustibles difieren en su relación de hidrógeno a carbono (hidrocarburos)

10 Resumen Introducirse la cantidad apropiada de aire en la cámara El pistón en su carrera hacia arriba comprime el aire En el momento apropiado es inyectado combustible dentro del cilindro la compresión continúa hasta la ignición combustión creando energía térmica energía mecánica

11 Subproductos de la Combustión Los hidrocarburos reaccionan con el oxígeno en el aire durante la combustión agua y gas de dióxido de carbono. Dos amplias categorías de substancias indeseables. combinaciones de oxígeno y nitrógeno; (NO2, NO. conocidos como óxidos de nitrógeno o gases NOx) El combustible sin quemar o parcialmente quemado resulta en otro grupo. El combustible sin quemar es hidrocarburo en naturaleza: materia de partículas o hidrocarburos. HC s. Los gases de NOx en la presencia de luz solar se combinan con Hidrocarburos para formar ozono (O3). El ozono es el componente mayor del smog.

12 Regulación En EEUU las emisiones son reguladas por la EPA, para limitar los contaminantes en la atmósfera. El nivel permisible de NOx más HC s se redujo grandemente para los motores automotrices de Rango Medio y Servicio Pesado a fines del Para reducir la cantidad de contaminantes perjudiciales en el escape, el proceso de combustión debe controlarse. Debe ajustarse el periodo de retardo de encendido. Una de las formas de hacerlo, es atrasando o adelantando la sincronización de inyección.

13 Sincronización de Inyección Atrasada Combustible es inyectado dentro del cilindro más tarde en la carrera de compresión Menos tiempo al combustible para mezclarse con el aire, antes de la ignición. Temperatura real de combustión más baja Menor formación de gases de NOx. Eficiencia de combustión ligeramente reducida. atrasar demasiado d la sincronización i ió puede conducir a emisiones más altas de hidrocarburos y a desempeño inaceptable del motor.

14 Sincronización de Inyección Adelantada Combustible es inyectado dentro del cilindro más pronto durante la carrera de compresión Más largo será el periodo de retardo de encendido. Temperaturas de combustión más altas Menos combustible sin quemar emisiones reducidas de HC s. adelantar demasiado la sincronización promueve la creación de un nivel inaceptable de gases de NOx. Así que hay una relación muy estrecha entre la temperatura de combustión y la cantidad y tipo de emisiones que resultan.

15 Sistema EGR

16 Sistema EGR Para reducir incluso más el nivel de las emisiones de escape, el control electrónico de la inyección y el enfriamiento del aire de admisión solos ya no son adecuados El próximo paso viable para reducir temperaturas pico de combustión, es enfriar algo del gas de escape, mezclarlo con aire de admisión fresco y mover esta mezcla dentro de la cámara de combustión La mezcla de gas de escape recirculado (inerte) y aire de admisión fresco es llamado el aire de carga Esto reduce la formación de NOx mientras se minimiza el uso de la sincronización atrasada El oxígeno está en una concentración más baja en el aire de carga debido a la adición del escape recirculado, sin embargo debe estar disponible la misma cantidad de oxígeno para el proceso de combustión. Para mantenerla, debe incrementarse el volumen total de gas que entra a la cámara de combustión.

17 Sistema EGR Componentes Básicos

18 Componentes Básicos Turbocargador de Geometría Variable Válvula de Recirculación del Gas de Escape (Válvula EGR) Enfriador de Recirculación del Gas de Escape (Enfriador EGR) Tubo de Conexión EGR Dispositivo Mezclador de Admisión Conexión en Fuelle al Enfriador EGR

19 Flujo del Sistema

20 Turbocargador de Geometría Variable (VGT)

21 Turbocargador VG Acumula sobrepresión más rápidamente para mejorar la respuesta transitoria. Incrementa la contrapresión del múltiple de escape. El VGT también puede usarse para proporcionar frenado de escape.

22 Componentes del VGT Compresor y carcasa Turbina y carcasa Actuador VG (neumático o eléctrico) Anillo de la Boquilla Deslizante Placa de Recubrimiento Mecanismo de Yugo Sensor de Velocidad del Turbo Sensor de Temperatura de Entrada del Compresor del Turbo Sensor de Posición del VGT (solamente VGT s accionados eléctricamente)

23 Operación del VGT Actuador Neumático VG Válvula de Cierre de Control de TC. Accionada por el ECM, se energiza en ON Válvula de Control o de TC. Modula la presión de aire mediante un impulso con señal modulada

24 Operación del VGT Boquilla deslizante Se ajusta para variar el área de salida en espiral de la turbina Es ajustada por el actuador del VG Posición Infinitamente Variable

25 Operación del VGT Boquilla Totalmente Cerrada Mínima Área de Salida de Espiral Máxima Presión del Múltiple de Escape Máxima Velocidad del Eje Máxima Sobrepresión del Turbo

26 Operación del VGT Boquilla Totalmente Abierta Máxima Área de Salida de Espiral Mínima Presión del Múltiple de Escape Mínima Velocidad del Eje Mínima Sobrepresión del Turbo

27 Válvula EGR

28 Componentes de la Válvula EGR La válvula EGR junto con el turbocargador VG regula la cantidad de gas de escape a la que se le permite recircular al sistema de admisión Entrada del gas de escape Motor eléctrico Sensor de posición ió Protector térmico Puertos de Refrigerante Salida del gas de escape Cubierta del Actuador Válvula de Elevación

29 Operación de la Válvula EGR La válvula de elevación es controlada por un motor eléctrico de alta velocidad Sistema de reducción de engranajes. El sensor de posición en la válvula le avisa al ECM la posición real de la válvula EGR.

30 Enfriador EGR

31 Enfriador EGR Reduce la temperatura del gas de escape que recircula hacia el sistema de admisión de aire Enfriando el gas de escape recirculado se reducirá la temperatura total del aire de carga Construido de tubos de acero inoxidable de pared delgada Pequeños generadores de turbulencia dentro del lado del gas de escape del enfriador crean turbulencia

32 Flujo de Enfriador EGR Si el gas en el enfriador EGR estuviera muy frío, esto conduciría: formación de ácido acumulación de agua ensuciamiento i por hidrocarburos de las superficies de transferencia de calor dentro del enfriador.

33 Mezclador EGR

34 Mezclador EGR Dispositivo para mezclar el aire limpio con el EGR Asegura que la mezcla de carga sea cosistente El mezclador estilo venturi, crea una caída de presión en la garganta venturi. Aspira más gas de escape, para obtener el gasto necesario de EGR. El mezclador estilo estriado mezcla el gas de escape recirculado y el aire fresco con una mínima cantidad de caída de presión. El venturi causa una pequeña pérdida de eficiencia. Un mezclador estriado no tendrá la pequeña pérdida de eficiencia

35 Flujo EGR

36 Flujo de EGR

37 Sensores Nuevos

38 Nuevos Sensores Sensor de Presión Diferencial EGR El sensor de presión diferencial EGR monitorea la caída de presión a través de un orificio de flujo colocado después del enfriador EGR en el tubo de transferencia frontal EGR. Esta caída de presión junto con la temperatura del orificio EGR, presión del múltiple de admisión, y otros parámetros del motor permiten que el ECM calcule la cantidad de EGR fluyendo dentro del motor. Sensor de Presión de Escape Ayuda a determinar el flujo EGR total del sistema de manejo de aire así como también para ayudar a proteger a la válvula EGR de sobrepresurización la cual podría conducir a hardware dañado o a fallas falsas. Este sensor recibe su señal de presión de junto al puerto de escape #1 en el múltiple de escape. Se usa un tubo detector de presión para transmitir la señal de presión al sensor de presión de escape. El sensor está fijado a la carcasa del termostato t t para ayudar a mantener frío el sensor de las altas temperaturas de escape. Sensor de Temperatura de Salida del Enfriador EGR Este motor usa un sensor de temperatura del gas de escape recirculado para estimar exactamente la cantidad de gas EGR que entra al motor. Este sensor se usa también para ayudar a determinar la eficiencia del enfriador EGR.

39 Nuevos Sensores Sensor de Posición de la Válvula EGR La válvula EGR es un componente de circuito cerrado. Esto significa que el ECM solicita una posición de la válvula EGR y el sensor de posición de la válvula EGR envía de vuelta al ECM la posición de la válvula por verificación de que la válvula alcanzó la posición ordenada. Sensor de Velocidad del Turbocargador Debido al alto desempeño de este turbocargador de geometría variable, un sensor de velocidad del turbocargador fue colocado en la carcasa de cojinetes del turbocargador para medir la velocidad de la rueda de la turbina. Este sensor proporciona retroalimentación al ECM de información necesaria para proteger al turbocargador de velocidades del turbo excesivamente altas. Un plano maquinado en el eje del turbocargador proporciona el mecanismo para medir la velocidad de este turbocargador. Sensor de Temperatura del Aire de Entrada del Compresor del Turbocargador Un sensor de temperatura del aire de entrada del compresor del turbocargador está colocado en la carcasa del compresor del turbocargador en la entrada del turbocargador. El sensor mide la temperatura del aire que se introduce en el turbocargador y se usa para calcular el sensor virtual de la temperatura del aire de salida del compresor del turbocargador Sensor de Presión Barométrica

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